Ковка металів - Банк рефератів, творів, доповідей, курсових та дипломних робіт
Таблиця 5 Таблиця складу загартованих ванн
Температура, град. З (застосовувані)
У малогабаритних майстернях для гарту нагріву краще користуватися муфельними електричними печами, наприклад МП-8. У холодну печі муфельну поміщають виріб або деталь і потім включають для повільного нагріву до необхідної температури. При такому способі нагрівання напруга, що виникає у виробі, мінімально.
Відпустка пом'якшує негативні явища при загартуванні, підвищує в'язкість та зменшує крихкість виробу. Ще відпустка усуває більшу частину внутрішніх напруг, що виникають при загартуванні. Для визначення температури під час відпустки виробу користуються таблицею кольорів втечі. Тонка плівка оксидів заліза, що надає металу різні кольори, що швидко змінюються - від світло-жовтого до сірого. Така плівка з'являється, якщо очищений від окалини сталевий виріб нагріти до 220 ° С; при збільшенні часу нагрівання або підвищення температури окисна плівка потовщується і колір її змінюється. Кольори втечі однаково виявляються як на сирій, так і на загартованій сталі.
Таблиця 6 Таблиця температури нагріву сталі та відповідні кольори
Температура, град. З
Дуже темно-червоний (видимий у темряві)
При загартуванні багатьох інструментів, наприклад, молотків, чеканів, різців та інших, потрібно, щоб загартованою була тільки робоча частина, а сам інструмент залишався б сирим, незагартованим. У цьому випадку інструмент нагрівають трохи вище робочого кінця до необхідної температури, після чого опускають у воду лише робочу частину. Вийнявши інструмент із води, швидко зачищають шкіркою або тертям об землю його робочу частину. Тепло, що залишилося в неохолодженій частині, підніме температуру кінця, що охолоджується, і з'явиться на ньому потрібнийколір втечі, після цього інструмент остаточно охолоджують.
Таблиця7 Таблиця визначення температури нагріву за кольорами втечі
Температура, град. З
Інструмент, який слід відпускати
Токарні та стругальні різці для обробки чавуну та сталі
Чекани для карбування з лиття
Плашки, мітчики, свердла, різці для обробки міді, латуні, бронзи
Зубила для обробки сталі
Чекани для карбування з листової міді, латуні та срібла
Утворення окалини на поверхні виробу призводить до чаду металу, деформації. Це зменшує теплопровідність і знижує швидкість нагрівання виробу в печі, ускладнює механічну обробку. Видаляють окалину або механічним способом, або хімічним (травленням).
Вигорілий з поверхні металу вуглець робить вироби обезуглероженным зі зниженими характеристиками міцності, з утрудненою механічною обробкою. Інтенсивність, з якою відбувається окислення та обезуглероживание, залежить від температури нагріву, тобто. що більше нагрівання, то швидше йдуть процеси.
Утворення окалини при нагріванні можна уникнути, якщо під загартування застосувати пасту, що складається з рідкого скла - 100 г, вогнетривкої глини - 75 г, графіту - 25 г, бури - 14 г, карборунду - 30 г, води - 100 г. виріб і дають їй висохнути, потім виріб нагрівають звичайним способом. Після гарту його промивають у гарячому содовому розчині. Для запобігання утворенню окалини на інструментах швидкорізальної сталі застосовують покриття бурою. Для цього нагрітий до 850°З інструмент занурюють насичений водний розчин або порошок бури.
Вуглецеві сталі при загартуванні краще охолоджувати спочатку у воді до температури 400-35 ° С, а потім в маслі. Це запобігаєвиникнення внутрішньої напруги. Під час охолодження виріб рекомендується швидко переміщувати зверху донизу.
Довгі тонкостінні деталі (наприклад, ножі) для охолодження опускають у воду або масло строго вертикально, в іншому випадку вони можуть сильно деформуватися.
Зубила доцільно загартувати у мокрому піску, який зволожують розчином солі.
Тонкі свердла гартують у сургучі. Для цього розігрітий до світло-червоного кольору кінець свердла занурюють у сургуч і залишають там до охолодження.
Хіміко-термічна обробка сталі.
Завдяки такій обробці змінюється не тільки структура металу, а й хімічний склад його верхнього шару і деталь може мати в'язке серцевину, що витримує ударні навантаження, високу твердість та зносність. З існуючих способів хіміко-термічної обробки сталі в умовах невеликої майстерні можна виконувати лише цементацію. Цементація – це навуглерожування поверхні сталі. Цьому процесу найчастіше піддають вироби з маловуглецевих сталей, що містять не більше 0,2% вуглецю і деяких легованих сталей. Деталі, призначені для цементації, спочатку очищають. Поверхні, що не підлягають вуглерожуванню, покривають спеціальними запобіжними протицементними обмазками.
Перший склад найпростішої обмазки: вогнетривка глина з додаванням 10% азбестового порошку, вода. Суміш розводять до суміші густої сметани і наносять на необхідні ділянки поверхні виробу. Після висихання обмазки можна проводити подальшу цементацію виробу.
Другий склад використовуваної обмазки: каолін - 25%, тальк - 50%: вода - 25%. Розводять цю суміш рідким склом чи силікатним клеєм.
Цементацію роблять після повного висихання обмазування.
Речовини, що входять до складу обмазки,називають карбюризаторами. Вони бувають тверді, рідкі та газоподібні.
В умовах домашньої невеликої майстерні зручніше здійснювати цементацію за допомогою пасти. Це цементація у твердому карбюризаторі. До складу пасти входять: сажа – 55%, кальцинована сода – 30%, щавлевокислий натрій – 15%, вода для утворення сметаноподібної маси. Пасту наносять на потрібні ділянки виробу, дають висохнути. Потім виріб поміщають у піч, витримуючи при температурі 900-920°С протягом 2-2,5 годин. При використанні такої пасти цементація забезпечує товщину шару навуглероженого 0,7-0,8 мм.
Рідинна цементація також можлива в невеликій майстерні за наявності печі-ванної, в якій і відбувається навуглерожування інструментів та інших виробів. До складу рідини входять: сода – 75-85%, 10-15% хлористого натрію, 6-10% карбіду кремнію. Пекти-ванну наповнюють цим складом і занурюють виріб або інструмент. Процес протікає за температури 850-860°С протягом 1,5-2 годин; товщина навуглероженого шару досягає при цьому 03-04 мм.
Газову цементацію виробляють у суміші розпечених газів, що містять метан, окис вуглецю в спеціальних камерах при температурі 900-950°З тільки у виробничих умовах. Після цементації деталі охолоджують разом з піччю, потім гартують при 760-780°С остаточним охолодженням в маслі.
Нагрівання заготовки - відповідальна операція. Від правильності її залежать якість виробу, продуктивність праці. Необхідно знати, що в процесі нагрівання метал змінює свою структуру, властивості та характеристику поверхневого шару та в результаті від взаємодії металу з повітрям атмосфери, і на поверхні утворюється окалина, товщина шару окалини залежить від температури та тривалості нагріву, хімічного складу металу. Сталинайбільш інтенсивно окислюються при нагріванні більше 900°С, при нагріванні в 1000°С окислюваність збільшується в 2 рази, а при 1200°С - в 5 разів.
Хромонікелеві стали називають жаростійкими тому, що вони практично не окислюються. Леговані сталі утворюють щільний, але не товстий шар окалини, який захищає метал від подальшого окислення і не розтріскується при куванні. Вуглецеві сталі при нагріванні втрачають вуглець з поверхневого шару 2-4 мм.
Це загрожує металу зменшенням міцності, твердості сталі та погіршується загартовування. Особливо згубне обезуглерожування для поковок невеликих розмірів з наступним загартуванням.
Заготовки з вуглецевої сталі з перетином до 100 мм можна швидко нагрівати і тому їх кладуть холодними, без попереднього прогріву, в піч, де температура 1300°С. Щоб уникнути появи тріщин, високолеговані і високовуглецеві сталі необхідно нагрівати повільно.
При перегріві метал набуває крупнозернистої структури і його пластичність знижується. Тому необхідно звертатися до діаграми "залізо-вуглець", де визначені температури для початку та кінця кування. Однак перегрів заготовки можна при необхідності виправити методом термічної обробки, але на це потрібен додатковий час та енергія. Нагрівання металу до ще більшої температури призводить до перепалу, від чого відбувається порушення зв'язків між зернами і такий метал повністю руйнується при куванні. Перепал - непоправний шлюб. Якщо заготівлю кувати нагрівання до температури нижче Тн, це призведе до утворення тріщин. При температурі на 20-30 ° С вище температури Тк в металі відбувається розкристалізація і структура залишається дрібнозернистою. На цьому етапі треба закінчувати кування.
При куванні виробів з низьковуглецевих сталей потрібно меншенагріву, ніж при куванні подібного виробу з високовуглецевої або легованої сталі.
Отже. При нагріванні металу потрібно стежити за температурою нагрівання, часом нагрівання та температурою кінця нагрівання. При збільшенні часу нагрівання - шар окалини зростає, а при інтенсивному швидкому нагріванні можуть з'явитися тріщини. Відомо з досвіду, що на деревному вугіллі заготовка 10-20 мм в діаметрі нагрівається до кувальної температури за 3-4 хвилини, а заготовки діаметром 40-50 мм прогрівають 15-25 хвилин, відстежуючи колір жару.
Техніка безпеки при ковальських роботах.
Роботи з розпеченим металом належать до розряду робіт підвищеної небезпеки. Велике значення має бути приділено якості ручного та знімного інструменту, одягу та засобам захисту.
Одяг коваля: куртка з щільної бавовняної тканини з довгими рукавами, манжетами, що застібаються, нижня частина куртки повинна перекривати верхню частину штанів, які також пошиті з міцної тканини; штани повинні бути такою довжини, щоб закривати верх черевиків; черевики краще мати на товстій шкіряній підошві. Рукавиці рекомендується мати з брезенту, а деякі повинні мати азбестові накладки. Фартух - також з товстого брезента, азбестової тканини або шкіри повинен прикривати груди і бути довжиною нижче колін. На фартуху може бути зроблена одна кишеня на грудях або праворуч біля пояса.
Коваль повинен мати головний убір із фетру, тканини або налобна пов'язка. Головний убір захищає волосся від забруднення та перегріву.
Перед початком роботи в кузні необхідно переконатися у справності молота, ручника, установки ковадла, горна та повітроводів. При нормальній установці ковадла се робоча поверхня повинна знаходитися над рівнем підлоги на висоті 650-800 мм. Тобто коваль, стоячи напідлозі, міг торкатися стисненим у кулак пальцями поверхні ковадла. Між ковадлом і гірським має бути не менше 1,5м. При перевірці ковадла "на удар" звук повинен бути чистим, дзвінким, без деренчання. Це свідчить про відсутність тріщин. До початку роботи встановити захисні екрани: для запобігання оточенню від ураження окалиною, що відлітає, або частинками металу, а також від шкідливого теплового впливу.
Дозволяється працювати тільки перевіреним на справність інструментом, розташованим на робочому місці з максимальною зручністю, не допускаючи нічого зайвого.
Підлога повинна бути рівною і сухою. У кузні має бути ємність із піском для засипання слизьких місць.
У бачку для охолодження металу має бути чиста вода та ємність з машинним маслом.
Під час роботи слід користуватися захисною маскою або окулярами з склом, що не б'ється, а при роботі з нагрітими до білого гартування поковками - окулярами зі світлофільтрами.
Не можна дивитися не захищеними очима на яскраве світло (полум'я). Це може призвести до послаблення чи втрати зору.
Під час роботи не можна відволікатися і розмовляти.
Під час кування заготовки необхідно стежити за температурним режимом.
Кування перегрітого або охолодженого нижче за норму металу забороняється, оскільки це може бути причиною нещасного випадку.
Поковку треба брати кліщами, губки повинні щільно охоплювати її, а рукоятки кліщів повинні не стулятися, а пружинити.
Ручки інструменту при ударах треба тримати лише збоку від себе, а не перед собою.
Молотобоєць повинен стояти наполовину до коваля, а не навпаки. Команди для молотобійця слід подавати чітко і голосно: "наклади", "бий сильно", "бий раз", "бий до команди", "стій" і показувати молотком місце удару. Завдавати ударів можна тільки полист кування.
Виключаються неодружені удари по ковадлі.
Закінчення кування проводять за командою "стій", а не зняттям поковки з ковадла.
При рубанні металу зубило ставити тільки вертикально. Рубку роблять тільки по краю ковадла, роблячи перший і останній удари слабкими. Відрубаний кінець поковки слід направляти від себе та в безпечний бік.
Удари наносити кувалдою прямо, всім бойком.
Після закінчення роботи відключають повітродувний пристрій і наводять приміщення в порядок.